JPH0621420B2 - 炭素繊維の表面処理法 - Google Patents

炭素繊維の表面処理法

Info

Publication number
JPH0621420B2
JPH0621420B2 JP60182618A JP18261885A JPH0621420B2 JP H0621420 B2 JPH0621420 B2 JP H0621420B2 JP 60182618 A JP60182618 A JP 60182618A JP 18261885 A JP18261885 A JP 18261885A JP H0621420 B2 JPH0621420 B2 JP H0621420B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
carbon fiber
surface treatment
tow
oxidation
treatment method
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60182618A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS6245773A (ja
Inventor
斎藤　　誠
寛 井上
登 山本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tonen General Sekiyu KK
Original Assignee
Tonen Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tonen Corp filed Critical Tonen Corp
Priority to JP60182618A priority Critical patent/JPH0621420B2/ja
Priority to US06/932,770 priority patent/US4704196A/en
Priority to EP86309002A priority patent/EP0267995B1/en
Priority to CA000523381A priority patent/CA1306971C/en
Publication of JPS6245773A publication Critical patent/JPS6245773A/ja
Publication of JPH0621420B2 publication Critical patent/JPH0621420B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D11/00—Electrolytic coating by surface reaction, i.e. forming conversion layers
    • C25D11/02—Anodisation
    • C25D11/34—Anodisation of metals or alloys not provided for in groups C25D11/04 - C25D11/32
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/12—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon with inorganic substances ; Intercalation
    • D01F11/122—Oxygen, oxygen-generating compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F11/00—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture
    • D01F11/10—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon
    • D01F11/16—Chemical after-treatment of artificial filaments or the like during manufacture of carbon by physicochemical methods
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S204/00—Chemistry: electrical and wave energy
    • Y10S204/08—AC plus DC
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S204/00—Chemistry: electrical and wave energy
    • Y10S204/09—Wave forms

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Or Physical Treatment Of Fibers (AREA)
  • Reinforced Plastic Materials (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は炭素繊維強化複合材の製造においてマトリクス
材との接着性を改善するための電解酸化による炭素繊維
の表面処理法に適用される。本発明はPAN系，ピッチ系
のみならずその他の原料を前駆体とする炭素繊維に有効
である。
（従来の技術） 従来の電解酸化処理は炭素繊維を陽極として通常直流電
流を連続的に給電して陽極酸化を行っている。この場合
1,000〜20,000フィラメントから成るトウの中心部と外
側では酸化の進行程度に差異が生じる。即ちトウの中心
部では酸化が進まず，外側では酸化が進みすぎ，そのた
めにトウの中心部のフィラメントは表面処理が不十分と
なり複合材の層間剪断強度（ILSSと略す）の向上が小さ
く，一方外側のフィラメントは十分なILSSが得られるも
のの，強度の低下を引き起こす。この現象は特に1,000
フィラメント以上のトウを処理する時に顕著となる。
これらの現象は次の様に説明される。電解酸化は電解液
中のOH-イオンが陽極において電子を放出して水ととも
に生成する発生期の酸素によって酸化するものである。
トウ状態のものを酸化する場合，OH-イオンがトウの中
心部に到達する前に外側のフィラメントに電子を放出し
て消費されてしまい，中心部では外側のフィラメントと
の接触を免れたごく一部のOH-イオンのみ酸化に寄与す
るに過ぎないものと推定される。従って均一な表面処理
ができず，ある程度のILSSを確保しながらかつ極度の強
度低下を引き起さないような条件の選択が困難である。
（発明が解決しようとする問題点） 本発明が解決しようとする問題点は従来技術におけるト
ウの中心部まで十分なOH-イオンの供給が行われず，中
心部と外側で表面酸化の程度に不均一が生じ，複合材に
した時の強度発現が不十分となることである。
（問題点を解決するための手段） 図−１に示す如く，時間に対して間欠的にパルス給電す
ることにより，前述の問題点を解決する。即ちトウの中
心部へのOH-イオンの補給（無通電）と電解酸化（通
電）を交互に行なう方法である。パルスとパルスの間の
無通電期にトウ中心部までOH-イオンを拡散させ補給
し，続いて一定期間通電して電解酸化する。このように
することによりトウの中心部にも十分量のOH-イオンが
存在するため，中心部でも酸化反応が起り，均一処理を
得ることができる。トウ内部のOH-イオンが消費された
時点で，通電が停止され再びOH-イオンの拡散・補給を
行なう。このようなサイクルを連続的に行うことによ
り，均一でしかも効率のよい炭素繊維の表面処理が可能
となる。
ここでパルス間隔は特に限定しないが，通常通電間隔は
0.02秒ないし20秒及び無通電間隔は０ないし20秒が好ま
しく，更に好ましくは通電間隔は0.1秒ないし５秒及び
無通電間隔は0.1秒ないし５秒である。通電時間が短い
と十分な酸化がなされず、また長いと酸化の進み過ぎに
よる強度低下を引き起す。無通電間隔は原理的には上限
はないが，工業的には20秒程度が上限となる。
パルス波形も特に限定しないが，通常は矩形波，三角
波，正弦波が使用できる。また給電方法，電解液，電解
条件とも公知の方法、条件を使用できる。本発明の方法
を実施する装置の１例を図−２に示す。リール（図示し
ていない）よりトウを取り出し入口陽極ロールに導き，
次いで電解液中にある下部ロールによりトウを液中に通
過させ，電解処理を施こしたのち，出口陽極ロールを経
由して巻取リール（図示していない）に巻き取られる。
電解用の電流はパルス電源発生装置から入口・出口の両
陽極ロール，次に電解液を通り電解槽下部に配置された
陰極板に流れる。パルス電源発生装置は市販品でよい。
実施例 １ 図−２に示す連続通糸電解酸化装置を使用した。実験に
用いた炭素繊維は，PAN系炭素繊維で，その糸径は７μ
ｍ，ストランド強度323Kg/mm2，ILSS 323Kg/mm2，弾性
率23.1Ton/mm2であった。フィラメント数を3,000，6,00
0，12,000，24,000本の４段階に変えた時の連続給電と
パルス給電の比較実験を行い，次の結果を得た。なお印
加電圧は５Ｖ，通糸速度は１ｍ／分，電解液は５wt％NA
OH水溶液，及びパルス波形は矩形波である電解条件によ
った。
実施例 ２ 実験装置は実施例１におけるものを使用した。実験に用
いた炭素繊維は流動接触分解装置からの分解油残渣より
調整したメソ相ピッチを溶融紡糸，不融化，炭化焼成し
て得た。その物性は糸径１０μｍ，ストランド強度273K
g/mm2，ILSS 3.5Kg/mm2，弾性率32.5Ton/mm2である。他
の電解条件は実施例１と同一条件として、フィラメント
数を４段階に変化させて次の結果を得た。
実施例 ３ 実験装置は実施例１におけるものを使用した。実験に用
いた炭素繊維はレーヨン系炭素繊維で，その物性は糸径
７μｍ，ストランド強度318Kg/mm2，ILSS 5.3Kg/mm2，
弾性率20.8Ton/mm2である。他の電解条件は実施例１と
同一条件として，フィラメント数を４段階に変化させて
次の結果を得た。
実施例 ４ 実験装置は実施例１における装置を使用した。実験に用
いた炭素繊維は高弾性のPAN系炭素繊維で，その物性は
糸径８μｍ，ストランド強度285Kg/mm2，ILSS 3.4Kg/mm
2，弾性率39.4Ton/mm2である。他の電解条件は実施例１
と同一条件とし，フィラメント数を４段階に変化させて
以下の結果を得た。
以上の４実施例の実験結果から，パルス給電による電解
酸化法により同一滞留時間で比較してもまたは同一給電
時間で比較しても均一処理性の向上がうかがえる。特に
フィラメント数が増加した時にその効果は顕著であり，
ILSSの一定レベルを確保しながらストランド強度の低下
を抑えることができた。
（発明の効果） 以上説明したように本発明に係るパルス給電処理を施す
ことにより20,000フィラメント以上の多フィラメント炭
素繊維においても均一な表面処理が可能となった。多フ
ィラメント処理による工業上の利益は炭素繊維製造上最
もコストのかかる焼成工程を小型化できるため，製造コ
スト低減を図れることである。本法の原理からすれば2
0,000本はもとより100,000本以上でも均一処理が可能で
ある。また本法はPAN系，ピッチ系，レーヨン系の炭素
繊維のみならず，他の原料をプリカーサーとする炭素繊
維についても適用できる。
【図面の簡単な説明】
図−１はパルス給電の電流波型の２例を示す。図−２は
本発明の方法を実施する装置の１例である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】電解液の存在下において炭素繊維を陽極と
    して電解酸化処理を施こすに際し，パルス給電すること
    を特徴とする炭素繊維の表面処理法。
JP60182618A 1985-08-20 1985-08-20 炭素繊維の表面処理法 Expired - Lifetime JPH0621420B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60182618A JPH0621420B2 (ja) 1985-08-20 1985-08-20 炭素繊維の表面処理法
US06/932,770 US4704196A (en) 1985-08-20 1986-11-17 Process for surface treatment of carbon fiber
EP86309002A EP0267995B1 (en) 1985-08-20 1986-11-18 Process for surface treatment of carbon fibers
CA000523381A CA1306971C (en) 1985-08-20 1986-11-19 Process for surface treatment of carbon fiber

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60182618A JPH0621420B2 (ja) 1985-08-20 1985-08-20 炭素繊維の表面処理法
US06/932,770 US4704196A (en) 1985-08-20 1986-11-17 Process for surface treatment of carbon fiber

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6245773A JPS6245773A (ja) 1987-02-27
JPH0621420B2 true JPH0621420B2 (ja) 1994-03-23

Family

ID=39643944

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60182618A Expired - Lifetime JPH0621420B2 (ja) 1985-08-20 1985-08-20 炭素繊維の表面処理法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4704196A (ja)
EP (1) EP0267995B1 (ja)
JP (1) JPH0621420B2 (ja)
CA (1) CA1306971C (ja)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2607528B1 (fr) * 1986-12-02 1989-03-17 Onera (Off Nat Aerospatiale) Procede electrochimique de traitement de surface de carbone; carbone, notamment fibres de carbone, traite par ce procede et materiau composite comportant de telles fibres
US4839006A (en) * 1987-06-01 1989-06-13 Mitsubishi Rayon Co., Ltd. Surface treatment process for carbon fibers
DE4134463C2 (de) * 1990-12-22 1995-06-14 Bosch Gmbh Robert Anwendung eines Verfahrens zur elektochemischen Behandlung von Oberflächen
US5203973A (en) * 1990-12-22 1993-04-20 Robert Bosch Gmbh Method of roughening surfaces
JPH05195429A (ja) * 1992-01-14 1993-08-03 Nitto Boseki Co Ltd 炭素繊維の表面処理方法
EP0576937B1 (en) * 1992-06-19 1996-11-20 Rikagaku Kenkyusho Apparatus for mirror surface grinding
US5486280A (en) * 1994-10-20 1996-01-23 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Process for applying control variables having fractal structures
JP2001524670A (ja) * 1997-11-20 2001-12-04 イーエスエー・インコーポレーテッド 電気化学的分析システム
DE10312370B4 (de) * 2003-03-20 2005-09-15 Sgl Carbon Ag Verbindungsstücke für Elektroden aus Kohlenstoff-Werkstoffen
US8313723B2 (en) * 2005-08-25 2012-11-20 Nanocarbons Llc Activated carbon fibers, methods of their preparation, and devices comprising activated carbon fibers
US20070178310A1 (en) * 2006-01-31 2007-08-02 Rudyard Istvan Non-woven fibrous materials and electrodes therefrom
MX2008010572A (es) * 2006-02-15 2008-10-24 Rudyard Lyle Istvan Carbones activados mesoporosos.
KR100866777B1 (ko) * 2006-12-28 2008-11-04 전자부품연구원 탄소 재료의 활성화 장치 및 탄소 재료의 활성화 방법
US8709972B2 (en) 2007-02-14 2014-04-29 Nanocarbons Llc Methods of forming activated carbons
WO2009124180A2 (en) * 2008-04-02 2009-10-08 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York In situ plating and soldering of materials covered with a surface film
US20100126870A1 (en) * 2008-05-09 2010-05-27 Rudyard Lyle Istvan Controlled electrodeposition of nanoparticles
US8247050B2 (en) * 2009-06-02 2012-08-21 Integran Technologies, Inc. Metal-coated polymer article of high durability and vacuum and/or pressure integrity
US8741392B2 (en) * 2009-06-02 2014-06-03 Integran Technologies, Inc. Anodically assisted chemical etching of conductive polymers and polymer composites
US8906515B2 (en) * 2009-06-02 2014-12-09 Integran Technologies, Inc. Metal-clad polymer article
US8394507B2 (en) * 2009-06-02 2013-03-12 Integran Technologies, Inc. Metal-clad polymer article
EP2691961A4 (en) 2011-03-28 2015-04-29 Hitachi Chemical Res Ct Inc POLYMERS FOR THIN FILM COATINGS
EP2960361B1 (en) * 2013-02-19 2018-05-30 Ocean University of China Oxygen and nitrogen co-doped polyacrylonitrile-based carbon fiber and preparation method thereof
US9004240B2 (en) 2013-02-27 2015-04-14 Integran Technologies Inc. Friction liner
FR3025531A1 (fr) * 2014-09-09 2016-03-11 Herakles Procede de traitement de la surface de fibres de carbone
EP3631058A1 (en) 2017-05-26 2020-04-08 Dow Global Technologies LLC Electrochemical grafting of carbon fibers with aliphatic amines for improved composite strength
CN110578178A (zh) * 2019-10-11 2019-12-17 振德医疗用品股份有限公司 一种低温水洗聚乙烯醇纤维的装置及其方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2951025A (en) * 1957-06-13 1960-08-30 Reynolds Metals Co Apparatus for anodizing aluminum
US3671411A (en) * 1970-03-03 1972-06-20 Us Air Force Treatment of carbon or graphite fibers and yarns for use in fiber reinforced composites
JPS585288B2 (ja) * 1978-04-12 1983-01-29 東レ株式会社 炭素繊維の表面電解処理法及びその電解槽
JPS56128362A (en) * 1980-03-05 1981-10-07 Toho Beslon Co Production of carbon fiber
FR2564489B1 (fr) * 1984-05-18 1986-10-10 Onera (Off Nat Aerospatiale) Procede electrochimique de traitement de surface de fibres de carbone, fibre traitee par ce procede et materiau composite comportant de telles fibres

Also Published As

Publication number Publication date
EP0267995A1 (en) 1988-05-25
JPS6245773A (ja) 1987-02-27
EP0267995B1 (en) 1990-05-09
US4704196A (en) 1987-11-03
CA1306971C (en) 1992-09-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0621420B2 (ja) 炭素繊維の表面処理法
JPS585288B2 (ja) 炭素繊維の表面電解処理法及びその電解槽
EP1388595B1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Bildung von Erdalkalicarbonat
JPH0544154A (ja) 炭素繊維の表面処理方法
RU2331162C2 (ru) Соединительные элементы для электродов из углеродных материалов и способ их изготовления
DE2012981B2 (de) Verfahren zum Modifizieren der Oberfläche von Kohlenstoffasern
JPS62276075A (ja) 炭素繊維及びその製造法
KR890005015B1 (ko) 탄소 섬유의 표면처리 방법
KR20190084187A (ko) 탄소섬유 표면처리 장치 및 방법
US5078840A (en) Process for the surface treatment of carbon fiber strands
JPS62149964A (ja) 超高強度炭素繊維の製造方法
JPS58132168A (ja) 改良された炭素繊維束の表面電解処理法
JP3012885B2 (ja) 表面改質炭素繊維の製造方法
JP5621253B2 (ja) 炭素繊維束およびその製造方法
JPH0192470A (ja) 炭素繊維の表面処理方法
JPS6250495A (ja) 炭素繊維の表面電解処理装置
JPH07189113A (ja) 炭素繊維の表面処理方法
JP2637493B2 (ja) 金属繊維およびその製造方法
JPH05117964A (ja) 炭素繊維の表面処理方法及び装置
JPH02269867A (ja) 高弾性炭素繊維トウの表面電解酸化処理法
JPH03193969A (ja) 炭素繊維の電解処理方法
JPH04289267A (ja) 炭素繊維の表面処理法
JPH0465572A (ja) 炭素繊維の表面酸化処理方法及び処理装置
JPS62243800A (ja) 電解研摩によるテ−パワイヤの製造方法
JPS58115123A (ja) 炭素繊維の表面処理法